影响聚合物溶液流变性能的因素分析

大庆石油学院学报

第!"卷第#期!$$!年%!月&’()*+,’-.+/0*1234)’,3(50*6404(43789:!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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审稿人：贾振岐基金项目：国家自然科学基金项目（>$%@#$%%）

作者简介：王立军（%A"#=

），男，博士生，副教授，现从事提高采收率原理及应用技术方面的研究:影响聚合物溶液流变性能的因素分析

王立军，张宏方，王德民

（%B 大庆石油学院石油工程学院，黑龙江大庆

%"??%C ）摘要：分析了影响聚合物溶液流变特性的因素:结果表明：

在一定的实验条件下，聚合物溶液的粘度随着剪切速率的增加而减小，其变化符合幂律指数规律:聚丙烯酰胺溶液的粘度与溶液的质量浓度、配制水的矿化度、温度及聚丙烯酰

胺的摩尔质量有关；随着聚合物溶液的质量浓度及聚丙烯酰胺摩尔质量增加，溶液的粘度也随着增加；随着配制水的矿

化度增加及温度升高，溶液的粘度下降；黄原胶溶液的粘度几乎不受水的矿化度影响:

关键词：聚合物溶液；流变性；粘度；矿化度；摩尔质量

中图分类号：43?>@:#?%

文献标识码：+文章编号：%$$$=%CA%（!$$!）$#=$$%"=$?$引言

聚合物溶液的粘度随剪切速率增大而降低，但在剪切速率非常低和非常高的极限情况下，粘度是常数［%，!］，这!种极端情况被称为第一牛顿区和第二牛顿区:在通常情况下，很难测得第一和第二牛顿区，但

人们关心的是聚合物溶液的非牛顿流体特征［?］:因此，

为了进一步研究聚合物溶液的粘度随剪切速率的变化规律，作者进行了聚合物溶液的流变性实验，并对影响聚合物溶液粘度的因素，如浓度、水的矿化度、温度、聚合物的摩尔质量等参数做了分析:

%聚合物溶液的质量浓度对溶液粘度的影响

从聚丙烯酰胺溶液的流变曲线可知，视粘度与剪切速率的关系符合幂律规律，基本方程为

!D E !

""#=%，$F #"%，式中：!，#分别为稠度系数和幂律指数；!D 为视粘度；

""为剪切速率:不同浓度质量的聚丙烯酰胺溶液的流变曲线见图%:由图%可以看出，聚丙烯酰胺溶液的视粘度随着剪切速率的增加而下降:这是因为随着剪切速率的增加，聚合物分子间的网状结构被破坏（或部分破坏），导致分子之间的吸引力和柔性分子之间相互缠结的能力减小，故在相同的剪切速率下，溶液的质量浓度越高，其分子网状结构破坏的越严重，视粘度下降的幅度就越大:另外，还能看出，聚丙烯酰胺溶液的视粘度随着溶液的质量浓度的增大而增加，这是因为聚丙烯酰胺的质量浓度越高，单位体积内的分子数越多，分子之间相互吸引和相互缠结的能力增强，所以视粘度越大:

图!为黄原胶（G98<8H #C$$）溶液的流变曲线:从图!可以看到，黄原胶溶液的视粘度随着剪切速率变化的特征与图%基本相同:

!配制水的矿化度对聚合物溶液粘度的影响

聚丙烯酰胺溶液和黄原胶溶液在配制水矿化度不同时的流变曲线见图?，图#:由图?，图#可以看出，随着矿化度的增加，聚丙烯酰胺溶液的视粘度下降，而黄原胶溶液的视粘度不受水的矿化度的影响，说明黄原胶的耐盐能力比聚丙烯酰胺的耐盐能力强:这主要是因为盐引起聚丙烯酰胺分子链皱缩，导致分子变小，分子间的作用力和缠绕力减小，致使溶液的视粘度降低:而黄原胶为硬链分子，盐浓度的改变，不

?"%?万方数据